Solution de stockage, la 1ère centrale solaire au monde couplée à une batterie à flux redox
La ville de Turlock, au coeur de la vallée centrale de Californie, a inauguré le 23 mai la première centrale solaire couplée à une batterie en flux redox. La technologie a été développée par la société Enervault dont le siège se situe à Sunnyvale dans la baie de San Francisco. Cette société, créée en 2008, a pour objectif de fournir des solutions de stockage des énergies intermittentes (solaire, éolien) en vue de répondre aux pics de consommation du réseau électrique. Enervault a levé 25 millions de dollars auprès de fonds de capital-risque (dont Total Energy Ventures) et a bénéficié d'une subvention de 4 millions de dollars du Département de l'Energie (DOE) dans le cadre du "recovery act" (plan de relance de 2009) pour mettre au point son premier démonstrateur. Cette entreprise est l'une des start-up appartenant au cluster spécialisé dans le stockage de l'énergie de la baie de San Francisco qui rassemble aujourd'hui plus de 80 entreprises.
La centrale de production et de stockage de Turlock, située au coeur d'un verger d'amandiers, est constituée d'un ensemble de panneaux photovoltaïques reliés à une batterie en flux redox capable de stocker et de produire 250 kW pendant 4 h (1 MWh). La production d'électricité est utilisée pour alimenter les pompes du système d'irrigation des amandiers qui consomment 225 kW en période d'irrigation (entre midi et 18h). L'alimentation en énergie est assurée par les panneaux photovoltaïques dont la puissance est limitée à 185 kW en pointe ; les batteries en flux assurent le complément et permettent d'éviter de recourir au réseau pendant la journée, lorsque le coût du kWh est le plus élevé. Les batteries sont ensuite rechargées sur le réseau pendant la nuit pour bénéficier d'un tarif plus avantageux du kWh.
Selon le DOE, cette installation est la plus importante de ce type dans le monde utilisant la technologie redox Fer-Chrome, initialement développée par la NASA. L'intérêt de la technologie développée par Enervault est l'utilisation d'électrolytes bon marché à base de chrome et de fer moins coûteux que le vanadium. Les électrolytes sont stockés dans des citernes de grande contenance dont le volume est fonction de la quantité d'énergie à stocker. La réaction électrochimique est optimisée grâce à une succession de cellules où les électrolytes échangent des charges à travers des membranes échangeuses d'ions. Cette cascade de cellules permet d'optimiser les membranes en fonction de l'état de charge décroissant des électrolytes au fur et à mesure qu'ils traversent les différents étages de membranes. Le procédé mis au point permet de diminuer la pression de pompage et donc de réduire l'énergie consommée pour la circulation des fluides électrolytiques à travers les cellules et vers les citernes de stockage.
Si l'installation de Turlock est unique en son genre, ce type de stockage peut répondre à de multiples applications pour lesquelles une importante capacité instantanée de stockage est nécessaire pour répondre à des pics de production ou de consommation électrique. C'est en particulier le cas des régions dont le réseau risque d'être déstabilisé suite à variations soudaines de production éolienne ou photovoltaïque (iles). Lorsque le réseau de distribution est saturé dans certaines zones, une alternative à des investissements lourds de renforcement du réseau est d'insérer une capacité de production renouvelable couplée à ces batteries de grande capacité.
Les entreprises du secteur du stockage de l'énergie ont le vent en poupe en Californie du fait d'une politique ambitieuse visant à atteindre 33% de production électrique à partir d'énergies renouvelables d'ici à 2020. Pour faire face aux contraintes d'intermittence inhérentes à ces sources d'énergie, la Commission de régulation de l'énergie en Californie a demandé aux sociétés de distribution d'investir fortement dans les capacités de stockage de l'énergie, avec un objectif de 1,3 gigawatts installés en 2020, de manière à couvrir la consommation électrique moyenne d'un million de foyers à n'importe quel moment de la journée. Les technologies de stockage utilisant des batteries en flux redox, couplées à la production d'énergies renouvelables constituent à terme des alternatives prometteuses et concurrentielles vis-à-vis de technologies traditionnelles utilisant des turbines à gaz pour répondre à des pics de consommation.
Photo: Courtesy EnerVault